cocos2D-X源码分析之从cocos2D-X学习OpenGL10----MVP矩阵

上一篇介绍了openGL的变换和坐标系，本篇就介绍游戏引擎中一个重要的概念-MVP矩阵，首先涉及到透视投影和正交投影的概念，关于这个概念请参考之前的文章（文章地址：http://blog.csdn.net/bill_man/article/details/48199593），其中介绍了透视投影和正交投影的概念。

上一篇文章介绍了MVP矩阵的概念，但是并没有在代码上涉及。

在cocos2d-x中的GLProgram类中，有一个统一设置uniform变量的地方（如果你已经忘记了uniform变量，请翻阅之前的教程），那就是setUniformsForBuiltins函数，它会在onDraw函数调用时被调用：

auto glProgram = getGLProgram();
glProgram->use();
glProgram->setUniformsForBuiltins(transform);

注意，当你要为uniform设置值得时候，一定要保持那个着色器正被使用，而当你调用glGetUniformlocation并不需要，cocos2d-x做了一个整理统一，首先，这些经常会被使用的uniform变量，比如mvp变量：

void main()
{
    v_color = vec4(a_color.rgb * a_color.a,a_color.a);
    v_texcoord = a_texcoord;

    gl_Position = CC_MVPMatrix * a_position;
}

这种大写字母开头，并且是CC开头的，都是统一名字的uniform变量，第二，cocos2d-x把shader的处理高度的归类统一化，首先是在updateUniforms获取这些uniform变量变量，而且这个函数只在着色器创建或改变时才被调用，并且这个函数中会获得这些uniform有没有在着色器中使用，这节约了效率

    //获取uniform位置
    _builtInUniforms[UNIFORM_AMBIENT_COLOR] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_AMBIENT_COLOR);
    _builtInUniforms[UNIFORM_P_MATRIX] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_P_MATRIX);
    _builtInUniforms[UNIFORM_MV_MATRIX] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_MV_MATRIX);
    _builtInUniforms[UNIFORM_MVP_MATRIX] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_MVP_MATRIX);
    _builtInUniforms[UNIFORM_norMAL_MATRIX] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_norMAL_MATRIX);

    _builtInUniforms[UNIFORM_TIME] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_TIME);
    _builtInUniforms[UNIFORM_SIN_TIME] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_SIN_TIME);
    _builtInUniforms[UNIFORM_COS_TIME] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_COS_TIME);

    _builtInUniforms[UNIFORM_RANDOM01] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_RANDOM01);

    _builtInUniforms[UNIFORM_SAMPLER0] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_SAMPLER0);
    _builtInUniforms[UNIFORM_SAMPLER1] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_SAMPLER1);
    _builtInUniforms[UNIFORM_SAMPLER2] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_SAMPLER2);
    _builtInUniforms[UNIFORM_SAMPLER3] = glGetUniformlocation(_program,UNIFORM_NAME_SAMPLER3);
    //判断是否使用了
    _flags.usesP = _builtInUniforms[UNIFORM_P_MATRIX] != -1;
    _flags.usesMV = _builtInUniforms[UNIFORM_MV_MATRIX] != -1;
    _flags.usesMVP = _builtInUniforms[UNIFORM_MVP_MATRIX] != -1;
    _flags.usesnormal = _builtInUniforms[UNIFORM_norMAL_MATRIX] != -1;
    _flags.usesTime = (
                       _builtInUniforms[UNIFORM_TIME] != -1 ||
                       _builtInUniforms[UNIFORM_SIN_TIME] != -1 ||
                       _builtInUniforms[UNIFORM_COS_TIME] != -1
                       );
    _flags.usesRandom = _builtInUniforms[UNIFORM_RANDOM01] != -1;

因为glGetUniformlocation在找不到相应变量时会返回-1，所以这里用这个来判断uniform是否被使用。然后在setUniformsForBuiltins设置这些uniform：

    if (_flags.usesP)
        setUniformlocationWithmatrix4fv(_builtInUniforms[UNIFORM_P_MATRIX],matrixP.m,1);

    if (_flags.usesMV)
        setUniformlocationWithmatrix4fv(_builtInUniforms[UNIFORM_MV_MATRIX],matrixMV.m,1);

    if (_flags.usesMVP) {
        Mat4 matrixMVP = matrixP * matrixMV;
        setUniformlocationWithmatrix4fv(_builtInUniforms[UNIFORM_MVP_MATRIX],matrixMVP.m,1);
    }

每个本地坐标转换为裁剪坐标，都有要和MVP矩阵相乘，然后在裁剪空间中被计算成标准设备坐标，从而映射到屏幕上，cocos2d-x中Model和View矩阵一般被结合在了一起，在visit函数中被父子节点之间传递，当在这一帧内调用了设置位置，缩放，旋转等函数，就会调用getNodetoParentTransform函数修改MV矩阵。

而投影矩阵则有Director中的setProjection函数控制，在之其中会区分2D和3D做不同的处理，

    switch (projection)
    {
        case Projection::_2D:
        {
            loadIdentityMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION);

            Mat4 orthoMatrix;
            Mat4::createOrthographicOffCenter(0,size.width,size.height,-1024,1024,&orthoMatrix);
            multiplyMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION,orthoMatrix);
            loadIdentityMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW);
            break;
        }
            
        case Projection::_3D:
        {
            float zeye = this->getZEye();

            Mat4 matrixPerspective,matrixLookup;

            loadIdentityMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION);

            // issue #1334
            Mat4::createPerspective(60,(GLfloat)size.width/size.height,10,zeye+size.height/2,&matrixPerspective);

            multiplyMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION,matrixPerspective);

            Vec3 eye(size.width/2,size.height/2,zeye),center(size.width/2,0.0f),up(0.0f,1.0f,0.0f);
            Mat4::createLookAt(eye,center,up,&matrixLookup);
            multiplyMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION,matrixLookup);
            
            loadIdentityMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW);
            break;
        }

        case Projection::CUSTOM:
            // Projection Delegate is no longer needed
            // since the event "PROJECTION CHANGED" is emitted
            break;

        default:
            cclOG("cocos2d: Director: unrecognized projection");
            break;
    }

可以看到2D和3D其实就是正交投影和透视投影的不同处理，createOrthographicOffCenter函数创建了一个正交投影矩阵，并把它传到最后一个参数的地址，前四个参数第一个视锥的矩形，第五个参数和第六个参数定义了近平面和远平面的大小。同样的createPerspective函数创建了一个透视投影矩阵，第一个参数是视角的角度，第二个参数是宽高比，第三个参数和第四个参数分别定义了近平面和远平面。不同的是透视投影这个矩阵的处理，下面加了一个眼睛位置，并且通过眼睛位置获得了一个矩阵，其实一般的处理里，这应该算作View矩阵的范畴，cocos2d-x把这个矩阵放在这里可能有自己的原因，或者是历史问题吧，至于这个函数中的三个参数，会在介绍摄像机时详细介绍。

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